Metabolomics and Transcriptomics: novel approaches to understand resistance in grape against Plasmopara viticola

La vite riveste un ruolo economico molto importante a livello mondiale. La Peronospora della vite rappresenta una delle più gravi e distruttive micopatie della vite causata dall’ oomicete Plasmopara viticola (Berk. Et Curt.) Berl. et de Toni. Le attuali ricerce sono volte ad una migliore comprensione dei meccanismi di difesa delle piante e ad una caratterizzazione delle interazioni pianta-patogeno che interessano le diverse specie. Una delle strategie future più promettenti in grado di garantire la protezione delle piante contro le malattie è quella di arrestare l’utilizzo massivo di composti chimici e concentrarsi sulla selezione di varietà che mostrino una duratura resistenza specifica ai patogeni. Comprendere l'interazione pianta-patogeno è importante per il futuro del breeding; infatti le diverse specie di vite possono essere incrociate tra loro in maniera naturale per poter trasmettere i geni di resistenza. Negli ultimi anni, diversi studi omici sono stati applicati a piante modello contribuendo enormemente alla comprensione dei meccanismi del mondo vegetale. Il progetto si propone di decifrare i meccanismi responsabili della resistenza in piante di vite. In particolare, abbiamo indagato sulla risposta precoce della vite all’oomicete Plasmopara viticola in seguito ad infezione artificiale, utilizzando un approccio metabolomico e trascrittomico. L'uso di dischetti fogliari è ampiamente adottato negli studi dei diversi tipi di stress biotici sulla risposta biochimica della vite. Data la scarsa conoscenza riguardo lo stress dovuto ad un taglio meccanico, abbiamo analizzato i cambiamenti riguardanti composti fenolici, lipidi e carotenoidi in foglie di vite della varietà Bianca testando due diverse dimensioni di dischi fogliari (1,1 cm e 2,8 cm di diametro). Uno dei principali meccanismi di difesa delle piante è la produzione di composti chimici, principalmente metaboliti secondari noti anche come fitoalessine. Anche il metabolismo primario risulta essere coinvolto nella difesa delle piante mediante la partecipazione di diverse molecole, tra cui carboidrati, acidi organici, ammine, amminoacidi e lipidi non solo come fonte di energia, ma anche come molecole di segnale in grado di attivare direttamente o indirettamente la risposta di difesa. Abbiamo dunque sviluppato un metodo rapido e versatile per la quantificazione delle diverse classi di lipidi utilizzando la cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa (LC-MS / MS). Abbiamo anche validato un metodo di quantificazione di composti primari appartenenti a diverse classi chimiche: acidi, amminoacidi, ammine / altri e zuccheri utilizzando un metodo GC-MS di separazione ed identificazione; entrambi i metodi risultano interessanti ed applicabili in futuri lavori per chiarire il ruolo del metabolismo primario nell’interazione pianta-patogeno. In questo progetto il metabolismo primario e secondario sono stati indagati in foglie di vite della varietà resistente Bianca in seguito ad infezione con Plasmopara viticola, con l'obiettivo di ricoprire tutte le più importanti classi di metaboliti vegetali. I nostri risultati hanno evidenziato l’alterazione di diverse molecole rispetto al controllo in seguito all'infezione, supponendo il loro ruolo di marcatori nella varietà di vite Bianca in seguito a infezione con Plasmopara viticola. Dal momento che la resistenza delle piante e l'interazione pianta-patogeno sono processi biologici complessi che coinvolgono molte vie di segnalazione, l'approccio multi omico è il più adatto per la loro analisi. L’integrazione di dati metbolomici e trascrittomici è stata eseguita inoltre per poter correlare la differente espressione genica e la perturbazione a livello dei metaboliti in foglie di vite della varietà resistente Jasmine, con lo scopo di identificare specifici biomarker di resistenza contro la Peronospora.